Przygotowanie do egzaminu FE Mechanical: zadania i pytania egzaminacyjne

Zadania do ćwiczeń do egzaminu Fundamentals of Engineering (FE) Mechanical: statyka, wytrzymałość materiałów, dynamika i drgania, termodynamika i obiegi cieplne, mechanika płynów, wymiana ciepła i podstawy konstrukcji maszyn.

Ćwicz ten przedmiot za darmoĆwicz ten przedmiotNapisz egzamin próbny5 darmowych zadań dziennie. Bez karty.

Zestaw na powtórkę (PDF)Wzory, kroki metod i zadania z pełnymi rozwiązaniami, gotowe do wydruku.

To niezależne materiały do ćwiczeń. ExamProblems nie jest powiązane z organizacją przeprowadzającą ten egzamin ani przez nią rekomendowane, a nazwa egzaminu służy wyłącznie do opisu treści.

Tematy w tym przedmiocie

  1. Reakcje podpór belek1 siła skupiona · 2 siły skupione · siła skupiona + obciążenie ciągłeobliczenia
  2. Naprężenie i odkształcenie osiowenaprężenie normalne · odkształcenie i wydłużenie · pręt schodkowyobliczenia
  3. Skręcanie wałównaprężenie styczne · kąt skręcenia · przenoszenie mocyobliczenia
  4. Siła tnąca i moment zginającysiła skupiona · obciążenie ciągłe na całej rozpiętości · siła skupiona + obciążenie ciągłeobliczenia
  5. Koło Mohra i transformacja naprężeńnaprężenia główne · maksymalne naprężenie styczne i kierunek główny · naprężenie na płaszczyźnie ukośnejobliczenia
  6. Ugięcie belkiwspornik, siła na końcu · obciążenie równomierne · superpozycja i wymiarowanieobliczenia
  7. Wyboczenie słupówkońce przegubowe · inne warunki podparcia · wymiarowanie i naprężenie krytyczneobliczenia
  8. Rzut ukośnyrzut poziomy · rzut z ziemi · rzut z wysokościobliczenia
  9. Praca i energiaspadek swobodny · zbocze z tarciem · rampa, tarcie i sprężynaobliczenia
  10. Drgania mechaniczneczęstotliwość drgań własnych · współczynnik tłumienia · sprężyny szeregowe i równoległeobliczenia
  11. Silniki cieplne i chłodziarkipierwsza zasada dla cyklu · granica Carnota · chłodziarki i pompy ciepłaobliczenia
  12. Obiegi silników cieplnych gazowychobieg Otto · obieg Diesla · obieg Braytonaobliczenia
  13. Ciągłość i Bernoulliciągłość · zwężka pozioma · rura wznoszącaobliczenia
  14. Tarcie w rurach i straty wysokościLiczba Reynoldsa · strata wysokości Darcy’ego–Weisbacha · straty miejscowe i całkowita wysokośćobliczenia
  15. Pompy i moc pompmoc hydrauliczna · sprawność pompy · wysokość podnoszenia instalacji i mocobliczenia
  16. Przewodzenie ciepłaściana jednowarstwowa · ściana wielowarstwowa · ściana z konwekcjąobliczenia
  17. Koła i przekładnie zębateprzełożenie prędkości · moment obrotowy i moc · przekładnia wielostopniowaobliczenia
  18. Transformaty Laplace’apary z tablic i twierdzenia o wartościach · transformata odwrotna metodą ułamków prostych · równania różniczkowe i transmitancjeobliczenia
  19. Schematy blokowepołączenia szeregowe, równoległe i ze sprzężeniem zwrotnym · transmitancje i uchyby układu zamkniętego · zakłócenia, stabilność i biegunyobliczenia
  20. Odpowiedź skokowaukłady pierwszego rzędu · parametry układów drugiego rzędu · układy fizyczne i projektowanieobliczenia
  21. Uchyb ustalony i regulacja PIDtyp układu i stałe uchybowe · uchyby ustalone i wzmocnienie · dobór regulatorów P, PI i PDobliczenia

Wskazówki egzaminacyjne: Przygotowanie do egzaminu FE Mechanical

  • Przede wszystkim sprawdzaj jednostki: większość błędnych odpowiedzi na FE to pomyłki w jednostkach.
  • Do ugięć belek używaj standardowych przypadków z podręcznika referencyjnego zamiast całkowania.
  • W termodynamice zawsze zamieniaj temperatury na kelwiny.

Przykłady z rozwiązaniami

Reakcje podpór belekŁatwy
P = 55 kNABRA​RB​ = ?2 m2 m

Belka swobodnie podparta ma podporę przegubową nieprzesuwną w A i przesuwną w B. Wyznacz pionową reakcję podpory RB.

L = 4 mP = 55 kN w 2 m

Oblicz RB (kN)

Pokaż podpowiedzi
  1. Użyj warunków równowagi: ΣFy = 0 i ΣM = 0. Dwie niewiadome, dwa równania.
  2. Weź momenty względem A. RA przechodzi przez A, więc znika i od razu dostajesz RB.
  3. Całkowite obciążenie w dół to 55 kN, więc RA + RB = 55 kN.
Pokaż odpowiedź i rozwiązanie krok po kroku

Równowaga statyczna: ciało w spoczynku ma ΣFx = 0, ΣFy = 0 i ΣM = 0 względem dowolnego punktu. Moment względem jednej podpory usuwa jej reakcję z równania.

P = 55 kNABRA​RB​2 m2 m

Schemat sił

Zastąp podpory siłami reakcji. Podpora przesuwna daje jedną reakcję pionową; przy samych obciążeniach pionowych podpora nieprzesuwna też daje jedną reakcję pionową.

Równowaga

Momenty względem A, dodatnie przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. Potem równowaga sił pionowych.

ΣMA = 0: RB·4 = 55·2
RB = 110/4 = 27,5 kN
ΣFy = 0: RA = 55 − 27,5 = 27,5 kN

Odpowiedź

RB = 27,5 kN
Naprężenie i odkształcenie osioweŚredni
Ø 20 mmMosiądz2,5 mP = 10 kN

Wyznacz odkształcenie osiowe ε w pręcie (mosiądz), w mikroodkształceniach (µε = 10⁻⁶).

P = 10 kNd = 20 mmL = 2,5 mE = 100 GPa

Oblicz ε (µε)

Pokaż podpowiedzi
  1. Połącz trzy zależności: σ = P/A, ε = σ/E, δ = ε·L.
  2. Przelicz E na MPa (GPa × 1000), aby pasowało do naprężenia w MPa, a L na mm.
  3. σ = 31,83 MPa.
Pokaż odpowiedź i rozwiązanie krok po kroku

Prawo Hooke’a: w zakresie sprężystym σ = E·ε. Łącząc to z σ = P/A i ε = δ/L, dostajemy δ = PL/(AE).

Naprężenie

A = π·20²/4 = 314,2 mm²
σ = P/A = 10·1000/314,2 = 31,83 MPa

Odkształcenie (prawo Hooke’a)

E for mosiądz = 100 GPa = 100000 MPa.

ε = σ/E = 31,83/100000 = 0,0003183 = 318,3 µε

Odpowiedź

ε = 318,3 µε

Jak wygląda ćwiczenie

  • „Ćwicz ten przedmiot” miesza zadania ze wszystkich jego tematów, jak na prawdziwym egzaminie.
  • Każde zadanie ma nowe wartości, więc uczysz się metody, a nie odpowiedzi.
  • Utknąłeś? Najpierw otwórz małą podpowiedź, a pełne wyjaśnienie dopiero wtedy, gdy go potrzebujesz.
  • Egzaminy próbne są mierzone czasem i nie mają podpowiedzi, a na końcu dostajesz wynik i pełne omówienie.

Kalkulatory do tego kursu

Kalkulator odwrotnej transformaty Laplace’a (ułamki proste)Kalkulator transformaty Laplace’aKalkulator reakcji belkiKalkulator ugięcia belkiKalkulator wykresów sił poprzecznych i momentów zginającychKalkulator skręcania wałuKalkulator naprężeń i odkształceń osiowychKalkulator wyboczenia EuleraKalkulator koła MohraKalkulator przełożenia przekładni zębatejKalkulator rzutu ukośnegoKalkulator równania BernoulliegoKalkulator przewodzenia ciepłaKalkulator sprawności Carnota i COPKalkulator straty wysokości w rurze (Darcy–Weisbach)Kalkulator mocy pompyKalkulator częstotliwości drgań własnych i tłumieniaKalkulator sprawności obiegu Otto i BraytonaKalkulator naprężenia zginającego (σ = My/I)Kalkulator liczby ReynoldsaKalkulator rozszerzalności cieplnejKalkulator długości pasa (pas otwarty i skrzyżowany)Kalkulator energii kinetycznej (oraz energii potencjalnej, pracy i mocy)

Powiązane przedmioty

Wytrzymałość materiałówProjektowanie maszynPrzygotowanie do egzaminu FE CivilDynamikaFizyka dla inżynierówMechanika budowliAutomatyka 1Przygotowanie do egzaminu FE Electrical and Computer
Ćwicz ten przedmiot za darmoĆwicz ten przedmiotNapisz egzamin próbny5 darmowych zadań dziennie. Bez karty.